Electrical characterization of manganite and titanate heterostructures

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Da die aktuelle Speichertechnologie in den kommenden Jahrzehnten ihr physikalisches Limit erreichen wird, sind innovative Konzepte nötig, um Verbesserungen in Größe, Stromverbrauch und Kosten zu erzielen. Eine vielversprechende „Beyond CMOS“ Technologie ist resistive RAM, das auf dem reversiblen Schalten des Widerstandes eines Bauelements durch externe Anregung basiert. Schnelle Schreib- und Lesevorgänge in resistiv schaltenden Übergangsmetalloxiden werden durch Redox-Mechanismen ermöglicht, die oft mit der Bildung eines leitenden Filaments verbunden sind. Bei einigen Materialien erfolgt das Schalten homogen über die gesamte Bauelement-Fläche, was zusätzliche Designfreiheiten eröffnet. Die Arbeit thematisiert das Redox-basierte Wechselspiel zwischen einem komplexen Oxid und oxidierbarem Elektrodenmaterial in einem flächig-schaltenden ReRAM Bauelement, wobei das quaternäre Übergangsmetalloxid (Pr, Ca)MnO3 als Modellsystem dient. Hochqualitative epitaktische Dünnschichten wurden mittels gepulster Laser Deposition hergestellt. Trotz einer Gitterfehlanpassung von 2,39% zum SrTiO3 Substrat gelang das Wachstum defektarmer Schichten. Ab einer Dicke von 40 nm traten Relaxationseffekte auf, identifiziert durch Rissbildung und Stufenversetzungen, die unterschiedliche strukturelle und elektrische Eigenschaften zur Folge hatten. Nach einem Elektroformierschritt zeigte (Pr, Ca)MnO3 mit Ti als oberer Elektrode stabile resistive Schalteigens